基于模糊PID控制的张力位置闭环伺服控制系统的研究(1)
基于模糊PID控制器的控制方法研究
同时,可以考虑将其他先进的控制算法如神经网络、滑模控制等与模糊PID控 制相结合,以提高控制系统的综合性能。
此外,为了更好地应对复杂多变的实际情况,可以对控制系统进行在线调整和 优化。例如,通过实时监测水温及其变化趋势,自适应调整模糊PID控制器的 参数,以适应不同的工况条件。这样的自适应控制策略能够使控制系统更加智 能化,提高其应对各种复杂情况的能力。
2、易于实现智能化。模糊控制器可以通过模糊规则和隶属度函数对人类的控 制经验进行模拟,从而实现智能化控制。
3、易于实现自适应控制。模糊控制器可以根据被控对象的变化自动调整模糊 规则和隶属度函数,从而适应不同的被控对象和工况条件。
参考内容
一、引言
在控制系统中,PID控制器是一种广泛使用的调节器,其通过比例、积分和微 分三个环节对系统输出进行调节,以达到对系统性能的优化。然而,传统的 PID控制器设计方法往往需要根据经验或者实验调整其参数,而且对于一些复 杂的系统,其参数调整可能会非常困难。为了解决这个问题,我们提出了一种 基于模糊控制理论的PID控制器设计方法。
二、模糊控制理论
模糊控制理论是一种基于模糊集合论和模糊推理的控制理论。它通过将输入变 量模糊化,将精确的输入变量转化为模糊变量,然后通过模糊推理得到输出变 量的模糊值,最后再通过反模糊化得到精确的输出值。这种控制方法能够处理 不确定性和非线性的问题,因此在许多领域得到了广泛的应用。
三、基于模糊控制理论的PID控 制器设计
基于模糊PID控制器的控制方 法研究
基本内容
本次演示旨在探讨模糊PID控制器在控制方法中的应用与研究。首先,我们将 简要介绍PID控制方法的基本原理和应用,然后分析模糊控制器相较于传统 PID控制器的优势。接下来,我们将通过一个具体的工业控制案例来研究模糊 控制器的应用效果及优缺点。最后,对本次演示的主要观点和结论进行总结, 并展望未来基于模糊控制器的控制方法的发展前景。
模糊PID控制在伺服系统中的应用
模糊PID控制在伺服系统中的应用发布时间:2021-05-20T07:47:46.717Z 来源:《中国科技人才》2021年第8期作者:梁海峰薛建彬车博山王瑞雪贺瑾瑜[导读] 当前我国对于高速数控机床有着很大的需求,在此过程中,为了能够更好的发挥高速数控机床高速切削的优势,必须对其作出一定的要求,即需要所引入的高速数控机床要有与高转速相对应的高速进给系统,由此还可以最大化的保证所使用刀具的完好。
北方自动控制技术研究所 030006摘要:在现代化发展不断加快的过程中,我国国民经济飞速发展,人民生活水平显著提高。
在这样的背景之下,我国各行各业都有了显著的发展提升,其中科技的发展进步更是尤为显著。
就目前而言,我国对于高速数控机床的需求量逐渐增大,在此过程中,以交流永磁同步直线电动机为驱动原件的伺服系统最为有效。
而伺服系统则是广泛的采用了PID控制技术,该技术的广泛应用主要是由于其原理简单,在实际使用过程中比较容易实现,不仅如此,应用PID优化理论及模糊自适应理论能够很大程度上对PID参数进行优化。
但PID控制的使用在控制对象以及非线性比较大的情况下,其参数无法满足系统实际运行的需求,这就需要应用模糊PID控制设计出相应的模糊PID控制器,由此来最大化的实现伺服系统高精度的位置控制,以下将对此进行具体的介绍分析。
关键词:模糊PID控制技术、伺服系统、应用研究、高速数控机床一、引言当前我国对于高速数控机床有着很大的需求,在此过程中,为了能够更好的发挥高速数控机床高速切削的优势,必须对其作出一定的要求,即需要所引入的高速数控机床要有与高转速相对应的高速进给系统,由此还可以最大化的保证所使用刀具的完好。
在实际的使用过程中,为了进一步提高高速数控机床伺服驱动系统的相关性能,需要在此过程中使其适应外界干扰等因素对于控制系统的影响,由此来提供稳定的工作环境条件,帮助减小相应的误差。
就目前而言,我国对于告诉数控机床使用过程中性能的提升主要采用现代控制理论以及智能控制理论中的相关方法进行控制,对于直线电机伺服系统的控制也有着较好的效果。
基于模糊控制理论的PID闭环控制系统的研究与设计
基于模糊控制理论的PID闭环控制系统的研究与设计作者:李强来源:《现代电子技术》2015年第22期摘要:为了满足各种复杂控制任务,适应市场环境的千变万化,快速、准确及优质地完成各种工业控制要求,研究设计了一套基于模糊控制理论的PID闭环控制系统。
系统设计以PID算法原理为基础,以数字化为实现方法,运用模糊控制理论,并实现控制系统的参数自整定。
研究搭建相应的RC一阶电路硬件调试平台,通过相关软件设计,完成PID闭环控制器的调试,实现基于模糊控制理论的PID控制系统的相关功能,试验过程中使用高精度的AD/DA 转换器确保系统的数字化精度要求,足以提升系统的适用性和有效性。
实验表明,基于模糊控制理论的PID闭环控制系统能满足各种工业控制要求,具有较强的现实意义。
关键词:自动控制; PID控制;模糊控制;参数整定; RC一阶电路;闭环控制中图分类号: TN911⁃34 文献标识码: A 文章编号: 1004⁃373X(2015)22⁃0131⁃040 引言随着科学技术的快速发展,最早以解决生产实践问题建立的工程控制理论在科学技术领域飞速发展,控制理论对生产力的发展、尖端技术的研究、尖端武器的研制及对非工程系统包括社会管理等方面均产生了重大的影响。
因此,控制理论在它建立后的短时期内便迅速渗透到许多科学技术领域中。
各种工业技术高速发展的今天,工业自动化水平也日益提高。
但在生产过程中,产品的质量受多因素的干扰而使自动化水平的优点逊色,包括PID控制理论在内的相关控制理论从此应运而生。
目前,PID控制器已广泛应用于化工、冶金、机械、热工和轻工等领域,特别用于具有典型动态特性的温度、压力、液位、流量等工艺参数的控制,可达到良好的控制效果。
目前大多数工业控制器都是PID控制器或其改进型控制器。
尽管各种新型控制器不断出现在控制领域,但由于PID控制算法的各种优点,如原理简单、使用方便、适应性强及鲁棒性强等,PID控制器仍处于主导地位。
基于模糊自适应pid算法的复卷机退纸辊张力控制
基于模糊自适应pid算法的复卷机退纸辊张力控制
随着小型复卷机的迅猛发展,复卷机的控制精度和动作响应时间也越来越重要。
由于复卷机的工作环境受到多种多样的影响,传统的PID 控制方法不能很好地解决复卷机退纸辊张力控制中多变的控制问题。
为了解决上述问题,研究人员提出了基于模糊自适应PID算法的复卷机退纸辊张力控制系统。
该控制系统通过利用模糊控制来实现复卷机的退纸辊张力的智能控制。
首先,从系统的测量值出发,根据采样值测量到的信号,运用模糊控制原理,将测量值与模糊规则的输出结果(比如张力的调节幅度)进行比较。
通过改变调节幅度,达到调节复卷机退纸辊张力的目的。
此外,该控制系统还运用自适应PID算法,不断对模糊控制参数进行调整优化,根据实际变量进行控制参数的调节,找到最优的控制参数。
通过确定的优化参数,使系统的响应时间得到显著改善。
在实际的复卷机退纸辊张力控制过程中,通过基于模糊自适应PID算法控制复卷机退纸辊张力,具有响应灵敏、调节精确,对复卷机机械结构可靠性、退纸辊张力的控制效果有一定的提升,这也是该控制系统得到广泛应用的原因之一。
总之,基于模糊自适应PID算法的复卷机退纸辊张力控制系统能够解决复卷机控制中多变的控制问题,提高控制的准确性,提高控制的效率,消除因环境影响对系统的干扰,为复卷机控制提供了一种有效的控制方法。
基于模糊PID算法的自动控制研究
基于模糊PID算法的自动控制研究基于模糊PID算法的自动控制研究摘要:随着科技的发展和工业化进程的加快,自动控制系统在许多领域里都得到了广泛应用。
传统的PID控制算法虽然具有简单、易实现等优点,但在复杂的控制环境中效果较差。
为了克服这些问题,人们提出了一种基于模糊PID算法的自动控制方法。
本文将详细介绍模糊PID算法的原理和应用,并通过实验验证了其在自动控制系统中的有效性。
关键词:PID控制算法、模糊控制、自动控制系统一、引言自动控制系统是通过对被控对象进行测量和调节,实现系统参数的自动调整,从而使系统在给定的条件下保持所要求的稳定性和性能。
PID控制算法是目前应用最广泛的自动控制算法之一,通过对系统误差的反馈调整,可以实现对被控对象的精确控制。
然而,传统的PID控制算法在一些复杂的控制环境中存在一些问题,如对系统非线性特性的适应能力差、鲁棒性较弱等。
为了提高自动控制系统的性能,人们提出了一种基于模糊PID算法的控制方法。
模糊控制是一种基于模糊逻辑原理的控制方法,它通过模糊化输入和输出,建立模糊规则库,通过模糊推理和解模糊操作,实现对系统的控制。
模糊PID算法将模糊控制和PID控制相结合,通过引入模糊控制的思想和方法,克服了传统PID控制算法的一些缺点,提高了控制系统的性能。
二、模糊PID控制算法原理模糊PID控制算法是在传统PID控制算法的基础上引入了模糊控制的思想和方法。
传统PID控制算法主要包括比例环节、积分环节和微分环节,通过对误差进行线性加权,实现对控制对象的调节。
而模糊PID控制算法将比例环节、积分环节和微分环节分别模糊化,通过模糊控制的方法来求解模糊化的输入和输出。
模糊PID控制算法的模糊化过程主要包括模糊化输入、建立模糊规则库和模糊推理三个步骤。
模糊化输入主要是将实际输入转化为模糊输入,建立模糊规则库是通过人工经验,将模糊输入和模糊输出之间的关系进行建模,模糊推理是通过将模糊化的输入和模糊规则库进行运算,得到模糊输出。
基于模糊PID控制的新型伺服液压机位置控制系统研究
新 型伺 服液 压机 的位 置控 制系 统采用 的是泵 控不
能耗。基于交流伺服电机的闭环伺服控制技术是液压
机控 制系 统 的发展 趋势 。
对 称液 压 缸模 型进行 的研 究 , 合 系统相关 参数 , 结 根据 工况 系统并 通过 简化 以后 的开 环传 递 函数 为 ¨ :
新型 伺服 液压 机是 在高 压力 、 长行 程 、 大惯 量 等极
HAN Ja g ,HU in ANG imio ,XI in ,L is a D . a A L a IGu.h n
(. 1合肥 工业 大学 机械 与汽 车工 程学院 CMS研究团有 限公 司 , . 安徽 合肥
PD的 3个参 数 , 以 消 除 系统 参 数 不 确 定 性 对控 制 I 用 系统 的影 响 , 到对 被控对 象 的精确 控制效 果 。 达
1 系统描 述和 数 学建模 1 1 新 型伺服 液压机 控 制 系统分析 . 新 型伺 服液 压 机采用 了交 流伺 服 电动 机驱 动定量
干扰 时 , 易产生过 大超 调 , 得 系统 的动静 态性 能变差 。采 用 P D控 制和模 糊控 制相 结合 的模 糊 PD控制 容 使 I I
方法, 可以在线调整 PD参数 。通过 M T A / iui 进行仿真, I A L BS lk m n 结果表明与传统的 PD控制相 比, I 该方法
8 8
液压 与气动
21 0 2年第 2期
滑 块 液
压
给定
缸
图 3 模 糊 P D 位 置 控 制 结 构 图 I
次 操作 的经 验总结 , 结合 理论 分 析可 以归 纳 出偏差 e 、 偏 差变 化率 e e跟 PD调 节器 的三个 参数 K i I 和
模糊自适应PID控制的恒张力收卷系统研究
模糊自适应PID控制的恒张力收卷系统研究作者:郑刚李斌梁于州来源:《现代电子技术》2017年第21期摘要:针对真空镀膜机收卷张力控制具有多变量、时滞性、非线性且系统难以建立精确模型的问题,为了降低张力波动,提高收卷张力精度、测试的稳定性,建立收卷恒张力模糊自适应PID系统结构模型。
运用模糊推理对参数进行自整定的方法设计了一种二维自适应模糊PID控制器。
应用Matlab/Simulink模块实现系统仿真,仿真结果表明模糊自适应PID算法相比常规PID控制具有较强的鲁棒性,良好的动态、静态稳定性。
把该控制器运用到现场测试中,测试结果表明该控制器有效地减少了张力波动,提高了镀膜质量。
关键词:恒张力控制;模糊自适应;仿真测试; PID控制中图分类号: TN876⁃34; TP273 文献标识码: A 文章编号: 1004⁃373X(2017)21⁃0132⁃04Research on constant tension winding system based on fuzzy self⁃adaptive PID controlZHENG Gang1, LI Bin1, LIANG Yuzhou2(1. Shanghai Institute of Technology, Shanghai 201418, China; 2. Shanghai Honghao Enterprise Development Co., Ltd., Shanghai 201400, China)Abstract: Since the winding tension control of the vacuum coating machine has the problems of multiple variables, time lag and nonlinearity, and is difficult to establish the accurate model of tension control system, a structure model of the fuzzy self⁃adaptive PID system with winding constant tension is established to reduce the tension fluctuation, and improve the accuracy of winding tension and test stability. A method of using fuzzy reasoning for parameter self⁃tuning is adopted to design a two⁃dimensional self⁃adaptive fuzzy PID controller. The Matlab/Simulink module is employed to realize the system simulation. The simulation results indicate that, in comparison with the conventional PID control algorithm, the fuzzy self⁃adaptive PID algorithm has stronger robustness, and higher dynamic and static performances. The controller is applied to the site test. The test results show that the controller can reduce the tension fluctuation effectively, and improve the coating quality.Keywords: constant tension control; fuzzy self⁃adaption; simulation test; PID control0 引言张力控制在电容、包装、铝箔、塑料薄膜等行业有着较为广泛的运用。
《2024年电液伺服系统模糊PID控制仿真与试验研究》范文
《电液伺服系统模糊PID控制仿真与试验研究》篇一一、引言随着现代工业自动化技术的飞速发展,电液伺服系统作为重要组成部分,在众多领域中发挥着重要作用。
然而,由于电液伺服系统存在非线性、时变性和不确定性等特点,其控制问题一直是研究的热点和难点。
传统的PID控制方法在面对复杂多变的环境时,往往难以达到理想的控制效果。
因此,本文提出了一种基于模糊PID控制的电液伺服系统控制策略,并进行了仿真与试验研究。
二、电液伺服系统概述电液伺服系统主要由液压泵、液压马达、传感器和控制器等部分组成。
它利用电信号驱动液压系统工作,实现对负载的精确控制。
由于其具有高精度、快速响应等特点,在机械制造、航空航天、船舶等领域得到了广泛应用。
然而,由于电液伺服系统的复杂性,其控制问题一直是研究的重点。
三、模糊PID控制策略针对电液伺服系统的特点,本文提出了一种模糊PID控制策略。
该策略结合了传统PID控制和模糊控制的优点,通过引入模糊逻辑对PID参数进行在线调整,以适应系统参数的变化和环境干扰。
模糊PID控制策略能够在保证系统稳定性的同时,提高系统的响应速度和抗干扰能力。
四、仿真研究为了验证模糊PID控制策略的有效性,本文进行了仿真研究。
首先,建立了电液伺服系统的数学模型和仿真模型。
然后,分别采用传统PID控制和模糊PID控制对模型进行仿真实验。
通过对比两种控制策略的响应速度、稳态精度和抗干扰能力等指标,发现模糊PID控制在电液伺服系统中具有更好的性能。
五、试验研究为了进一步验证模糊PID控制策略的实用性,本文进行了试验研究。
在试验过程中,首先搭建了电液伺服系统的试验平台,然后分别采用传统PID控制和模糊PID控制对实际系统进行控制。
通过对比两种控制策略的试验结果,发现模糊PID控制在电液伺服系统中具有更高的稳态精度和更快的响应速度。
此外,在面对环境干扰时,模糊PID控制也表现出更强的抗干扰能力。
六、结论本文通过对电液伺服系统的模糊PID控制进行仿真与试验研究,验证了该策略的有效性。
基于模糊PID控制器的控制方法研究
基于模糊PID控制器的控制方法研究一、本文概述随着科技的进步和工业的快速发展,控制系统的精确性和稳定性成为了诸多领域,如自动化、机器人技术、航空航天等的关键需求。
PID (比例-积分-微分)控制器作为经典的控制策略,已被广泛应用于各种实际工程问题中。
然而,传统的PID控制器在面对复杂、非线性和不确定性的系统时,其性能往往会受到限制。
因此,寻求一种更加灵活、适应性强的控制方法成为了当前的研究热点。
本文旨在探讨和研究基于模糊PID控制器的控制方法。
模糊PID控制器结合了传统PID控制器的优点和模糊逻辑控制的灵活性,能够在不确定和非线性环境中实现更为精准和稳定的控制。
文章首先将对模糊PID控制器的基本原理进行介绍,包括其结构、特点和工作机制。
然后,通过对比实验和仿真分析,评估模糊PID控制器在不同场景下的控制效果,并探讨其在实际应用中的潜力和挑战。
文章还将讨论模糊PID控制器的参数优化方法,以提高其控制性能和鲁棒性。
本文的研究不仅有助于深入理解模糊PID控制器的控制机理,也为相关领域提供了一种新的控制策略选择,对于推动控制理论的发展和应用具有重要的理论价值和实践意义。
二、模糊PID控制器的基本原理模糊PID控制器是一种结合了模糊逻辑与传统PID控制算法的控制方法。
它旨在通过引入模糊逻辑的优点,改善传统PID控制在处理复杂、非线性系统时的不足。
模糊化过程:将PID控制器的三个主要参数——比例系数(Kp)、积分系数(Ki)和微分系数(Kd)进行模糊化。
这通常涉及到将连续的参数值映射到一组离散的模糊集合上,如“小”“中”和“大”。
模糊推理:在模糊化之后,模糊PID控制器使用模糊逻辑规则对输入误差(e)和误差变化率(ec)进行推理。
这些规则通常基于专家知识和经验,旨在确定如何调整Kp、Ki和Kd以优化系统性能。
解模糊化:经过模糊推理后,得到的输出是模糊的。
为了将这些输出应用于实际的控制系统,需要进行解模糊化过程,即将模糊输出转换为具体的、连续的控制信号。
《2024年电液伺服系统模糊PID控制仿真与试验研究》范文
《电液伺服系统模糊PID控制仿真与试验研究》篇一一、引言随着现代工业自动化和智能化的飞速发展,电液伺服系统作为高端技术装备的重要核心部件,在多个领域有着广泛的应用。
由于传统PID控制难以处理复杂的非线性系统和动态环境下的不确定性问题,为了进一步改善系统的性能和稳定性,本文提出了一种基于模糊PID控制的电液伺服系统控制策略。
本文将对该控制策略进行仿真与试验研究,并分析其性能和效果。
二、电液伺服系统概述电液伺服系统是一种以液压传动为基础,利用反馈原理和现代控制技术实现高精度、高响应速度的自动控制系统。
其工作原理是通过伺服阀将输入的电信号转换为液压能,驱动执行机构进行工作,同时通过传感器将执行机构的位移或速度等信息反馈给控制系统,形成闭环控制。
三、模糊PID控制策略针对电液伺服系统的非线性和不确定性问题,本文采用模糊PID控制策略。
该策略结合了传统PID控制和模糊控制的优势,通过引入模糊逻辑算法对PID参数进行在线调整,以适应系统的动态变化。
模糊PID控制策略包括模糊化、规则库、推理机和解模糊化等环节,能够根据系统的实时状态调整PID参数,提高系统的响应速度和稳定性。
四、仿真研究本文利用MATLAB/Simulink软件对电液伺服系统进行仿真研究。
首先建立了电液伺服系统的数学模型,然后分别对传统PID控制和模糊PID控制进行仿真对比。
仿真结果表明,在阶跃响应和正弦波跟踪等工况下,模糊PID控制具有更好的响应速度和稳定性,能够有效地抑制系统的超调和振荡。
五、试验研究为了进一步验证模糊PID控制在电液伺服系统中的效果,本文进行了实际试验研究。
试验中,我们将模糊PID控制策略应用于电液伺服系统,并与传统PID控制进行对比。
试验结果表明,在负载变化和外部环境干扰等复杂工况下,模糊PID控制能够保持较高的控制精度和稳定性,具有较好的鲁棒性。
六、结论本文针对电液伺服系统的非线性和不确定性问题,提出了一种基于模糊PID控制的控制策略。
基于模糊PID的电液位置伺服控制器设计研究
s se .h a e ai o e ftes se w a u l. f z — I c nr l rwa lod sg e yc mb n n z yl gc y tm tem t m t m d lo y tm sb it A uz y P D o to l sas e i n d b o i i g f z o i h c h e u
Z a uni, i o g hoY aj L n n H
( co l f l t nc n fr t nE g er gT iunU i ri f c nead ehoo y ay a 30 4 hn S h o o e ri dI oma o n i ei , a a nvs t o i c cn lg ,T iu 0 0 2 ,C ia) E co a n i n n y e y Se nT n
基于模糊PID控制的薄膜分切机恒张力控制系统
第6期(总第223期)2020年12月机械工程与自动化MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATIONNo.6Dec.文章编号:1672 6413(2020)06 0013 03基于模糊PID櫜控制的薄膜分切机恒张力控制系统刘立军,李翔龙(四川大学机械工程学院,四川 成都 610065)摘要:由于薄膜分切机控制系统具有非线性、时变性等问题,若采用常规PID控制,在薄膜分切机系统动态特性发生变化时不能及时调整PID参数,难以达到理想的控制性能。
对薄膜分切机放、收卷结构进行了分析,总结其张力非线性变化的原因。
设计了一种模糊PID控制器,在线自动调整控制参数,对变化的张力进行补偿,从而达到薄膜分切机放卷和收卷恒张力控制,并通过Simulink仿真验证了控制结果的优化。
关键词:薄膜分切机;模糊PID控制;恒张力控制中图分类号:TP273+.4 文献标识码:櫜A科技部创新方法工作专项(2017IM010700)收稿日期:2020 07 16;修订日期:2020 11 03作者简介:刘立军(1995),男,湖北黄冈人,在读硕士研究生,研究方向为计算机数控技术及工业设备自动化。
0 引言薄膜分切机是将BOPPLDPE、LLDPE、HDPE、镀铝薄膜、聚酯薄膜等薄膜材料按生产加工要求分切成不同的宽度,并按一定标准收卷成膜卷的工业设备[1]。
影响薄膜分切机加工质量最关键的因素就是恒张力控制技术。
薄膜分切机的恒张力包括放卷恒张力和收卷恒张力两个部分,对于任意一种类型的薄膜分切机,恒张力控制技术都是最关键的技术之一,它直接影响到薄膜收卷的质量。
如果薄膜间的张力不能维持在一个稳定的值,那么加工过程中就会因为薄膜间的张力变化而出现传输不稳定、断面跳动等不良情况,更严重的还会导致薄膜的拉伸变形或者拉断,浪费材料,降低生产率[2]。
因此薄膜分切机对放卷和收卷的张力控制精度要求非常高。
只有保证放卷和收卷张力稳定无波动,才能保证分切的薄膜平整无褶皱。
基于模糊神经网络的PID张力控制系统
( oe e fMe a i l n u m t n,Z ea gS i Tc n e i ,H nzo ,Z e ag 3 0 1 ,C i ) C lg l o c n a a dA t a o h c o i h i c — e U i r t jn h v sy a gh u h in 1 0 8 hn j a
Absr c S n e te wid n e so o to y tm s a c mp iae ta t ic h n ig tn in c n rls se i o lc td,tn e d ii g,tme c a g n o - a d m rvn i h n e a dn n
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第 2 9卷 第 6期 20 0 8年 6月 文 章 编 号 :2 3 7 12 0 )60 0 — 0 5 。 2 (0 8 0 — 19 0 9 4
纺 织 学 报
J u n lo e te R sa c o r a fT xi e e rh l
a d PD p rmee dut n nie h a e ie n o t lagr h - te cmbn t n m to f n I aa tra js me to l .T e p p r gv so e c nr loi m- h o iai eh d o n o t o
关键词
张 力 控 制 ; 糊 神 经 网 络 ; I 制 ; 真 模 PD控 仿
文 献 标 识 码 : A
中 图 分 类 号 :S 15 3 T 9 .8
Te so o t o y t m a e n f z — e r ln t r D n i n c n r ls s e b s d o uz y n u a e wo k PI
模糊自适应整定PID在张力控制系统中的应用
《 动 技 与 用 20年 2卷 4 自 化 术 应 》07 箢 6 箢 期
工 业 控 制 与 应 用
n usw d t Conr l d Ap ia i s to an pl t c on
模糊 自适应整定 P 张力控 制 系统 中的应 用 l D在
为传动 点之 间的距离 ; t为机器启 动时 间。 生产 中, 通过 图 1中的摆 辊来进行 张力检 测 。摆 辊
通 过摆杆 固定于一 个旋转 电位器 的输入端 , 过气缸压 通
力 来给定 印刷过程 中需要 的张力 , 当印刷过程 中出, 摆辊就会在其
中图分类号 :T 2 3 4 P 7 . 文献标识码 :B 文章编号 :10 — 7 4 2 0 )0 - 0 6 0 0 3 2 1(0 7 4 0 2 - 3
Th pi t no u 7 nr l eT n inCo t l y tm eAp la i f 7 yCo t t e so nr se c o F oi h n o S
图 1 卷 绕系统简 图
收 稿 日期 : 6 0 — 2 0 — 9 2 0 8
平衡位 置附近左 右摆动 。在运行 过程 中 , 许摆辊运 动 允 的范 围为 ± 3 o 与其对 应 电位器的输 出电压为 ± 1 V, 0, 0
维普资讯
工 业 控 制 与 应 用
为:
=
的作用就 是在卷材处 于动态处理 过程 中时 , 抑制外 来干
扰引起 的张力抖动 , 而达到卷材 张力恒定 的 目的 。本 从 文提 出了一种模糊 PI 张力控 制方法 , D 在实 际应用 中获
半 一
L
( 1 )
其 中:£ 卷材 的弹性 模量 ;o为卷 材 的截 面积 ; 为 L
模糊PID控制在伺服系统中的应用
me itl e h aa tr f h o to bet h n ew t h o l e r a trS h dae wh nt ep rmees ec nr l jc a g i ten ni a co ,Ote y ot o c h n f
ta to lPI c nt o y t m a ' s tsy t e r qu s ft e hi h p ror nc n g e — r dii na D o r ls s e c nt a if h e e to h g e f ma e a d hi h d f
p r s t e f z y PI wih t a ii a D o r l r a ie he o i e a oma i un ng by t a e h u z D t r d ton lPI c nt o , e l st nln ut z tc t i he c nt o t o ff z nf r nc t od, nd sm u a e hea plc ton oft o r n mo o r lme h d o uz y i e e e me h a i l t st p ia i hec ntoli — to o r y t m t a l b.The r s t i i n c ntols s e wih M ta e uls of smul ton h a i s ows t t t e c t olg ve ha h on r i s a g d c t ole f c O t y t m. oo on r f e tt he s s e Ke r : D on r ; u z D o r l moton c t o y wo ds PI c t ol f z y PI c nt o ; i on r l
模糊PID控制的研究
19. If (e is NS) and (ec is PS) then (kp is Z)(ki is Z)(kd is NS) (1)
20. If (e is NS) and (ec is PM) then (kp is NS)(ki is PS)(kd is NS) (1)
3. If (e is NB) and (ec is NS) then (kp is PM)(ki is NM)(kd is NB) (1)
4. If (e is NB) and (Байду номын сангаасc is Z) then (kp is PM)(ki is NM)(kd is NB) (1)
5. If (e is NB) and (ec is PS) then (kp is PS)(ki is NS)(kd is NB) (1)
一.参数自调节模糊PID控制原理
参数自调节模糊PID控制器离散表达形式如下:
式中,Kp(k+1)=Kp(k)+ Kp(k)第k个采样时刻的比例系数
Ki(k+1)=Ki(k)+ Ki(k)第k个采样时刻的积分系数
Kd(k+1)=Kd(k)+ Kd(k)第k个采样时刻的微分系数
二.参数自调节模糊PID控制的参数整定方法
1.PID控制器参数对闭环系统性能的影响
比例系数对闭环系统性能影响:Kp越大,闭环系统响应速度
越快,超调量越大,稳态误差越小,但Kp过大的会使系统不稳定;Kp越小,闭环系统响应速度越慢,超调量越小,稳态误差越大。
基于模糊PID复合控制交流伺服系统的研究
基于模糊PID复合控制交流伺服系统的研究传统的pid控制方法虽然能使系统获得良好的稳态精度,但系统的快速性和抗干扰能力及对系统参数摄动的鲁棒性都不够理想.传统的pid控制的交流伺服系统,整定pid参数时,很难做到动稳态性能都好。
只能兼顾动稳态,综合考虑,或有所侧重。
如果要求动态、稳态、抗扰性能都好就更难了。
模糊控制的交流伺服系统具有很大的灵活性,提供了一种提高交流伺服系统的跟随和抗扰性能的好方法,有力地提高了系统的鲁棒性。
但是,在模糊控制器的规则库中,全部规则是依据模糊专家知识所建立的,尽管很好,但也是过去经验的总结。
如果环境、对象出现了过去没遇过的情况,则知识库(数据库和规则库)显得呆板,而表现出不适应新情况的弊端。
传统控制理论经过几十年的发展和实践的检验,已经是一个较完善的理论体系。
但是它需要建立对象的数学模型。
当对象的数学模型具有不确定性时,给设计带来很大困难,或者是无法设计。
即当被控对象的模型具有不确定性、非线性,系统运行的状态和环境在较大范围内变化,系统的动静态指标要求较高,系统要达到的目标不止一个且具有复杂性,这种情况下应该采用智能控制,而传统的控制理论设计方法在这里不能胜任。
但是只用单一的智能控制方法也不会使系统具有完善的功能和期望的性能。
为了使系统具有更完善的功能和更理想的性能,应采用智能控制理论的定性推理控制策略与传统控制理论的定量计算控制策略的结合。
为此,把现代控制理论应用于伺服系统是为了使系统具备更强的鲁棒性和更为优良的动、静态性能.近年来,优良的复合控制在交流伺服系统中的应用展示了其良好的前景.将模糊控制技术和传统的pid控制相结合,能够有效地解决模糊控制存在稳态误差的缺陷.目前较为广泛的是模糊控制与pid控制的串联或者模糊控制与pid控制相并联.但是参数固定的pid控制又一定程度上给系统带来了动态与稳态之间的矛盾,模糊控制的优势没有得到完全体现.本文提出的模糊自校正控制器使pid调节器参数跟随系统误差变化而动态变化,从而具备了模糊控制较强鲁棒性和pid控制削弱稳态误差的功能.模糊pid控制器的构成与工作模糊pid控制器的构成将模糊逻辑控制器与pid控制器结合起来.模糊逻辑控制器动态性能、抗扰性能高,pid控制器稳态精度高,取两者的优点构成模糊(flcr)、pid复合控制的交流伺服系统(如图所示)。
基于模糊PID的柔性膜放卷张力控制
基于模糊PID 的柔性膜放卷张力控制DOI :10.19557/ki.1001-9944.2020.11.016熊涛,张青伟,邹铛铛,文小玲(武汉工程大学电气信息学院,武汉430205)摘要:放卷系统位于卷绕装备的前端,柔性膜放卷张力控制的精度直接影响后续工位的加工精度和产品质量,时变卷径和速度扰动是放卷张力控制的难点。
该文对放卷系统的基板动力学进行研究,建立了放卷基板的张力和速度模型,设计了放卷辊的串级张力控制模式,将模糊PID 算法应用于放卷张力控制,选择了合适的张力输入输出论域、语言变量及其隶属函数,建立了PID 参数修正的模糊规则表。
基于Matlab/Simulink 平台进行仿真分析,仿真结果表明,模糊PID 控制能显著减小放卷张力的超调量,有效抑制速度扰动时的张力波动,对时变卷径的鲁棒性好。
关键词:放卷系统;张力控制;模糊PID 控制;时变卷径;速度扰动中图分类号:TP273文献标志码:A文章编号:1001⁃9944(2020)11⁃0070⁃05Web Tension Control Based on Fuzzy PID in Flexible Unwinding SystemXIONG Tao ,ZHANG Qing ⁃wei ,ZOU Dang ⁃dang ,WEN Xiao ⁃ling(School of Electrical and Information Engineering ,Wuhan Institute of Technology ,Wuhan 430205,China )Abstract :The unwinding system locate at the front of the roll to roll equipment ,the tension control precision of the unwinding flexible web directly affects the manufacturing accuracy and product quality of the next stations.The key difficulties of the web tension control of the unwinding system are time ⁃varying radius and velocity variation.The pa ⁃per studies the web dynamics of the unwinding system ,establish the tension and velocity model ,and designs a cas ⁃cade control mode of the web tension.The fuzzy PID algorithm is applied to the web tension control of the unwind ⁃ing system.With appropriate tension inputs and outputs universe ,linguistic variables and their membership functions ,we establish the fuzzy rule tables for PID parameters correction.The simulation is carried out with Matlab/Simulink software.The results show distinct decreases of the web tension overshoots with fuzzy PID controller ,strong distur ⁃bance rejection to the step variation of the web velocity ,and better robustness with time ⁃varying radius.Key words :unwinding system ;tension control ;fuzzy PID control ;time ⁃varying radius ;velocity variation收稿日期:2020-08-05;修订日期:2020-10-09基金项目:国家自然科学基金资助项目(51705376);武汉工程大学科学研究基金资助项目(K201770)作者简介:熊涛(1983—),男,博士,讲师,硕士生导师,研究方向为卷到卷制造技术、先进运动控制。
基于模糊控制理论的PID闭环控制系统的研究与设计
基于模糊控制理论的PID闭环控制系统的研究与设计李强【摘要】为了满足各种复杂控制任务,适应市场环境的千变万化,快速、准确及优质地完成各种工业控制要求,研究设计了一套基于模糊控制理论的PID闭环控制系统.系统设计以PID算法原理为基础,以数字化为实现方法,运用模糊控制理论,并实现控制系统的参数自整定.研究搭建相应的RC一阶电路硬件调试平台,通过相关软件设计,完成PID闭环控制器的调试,实现基于模糊控制理论的PID控制系统的相关功能,试验过程中使用高精度的AD/DA转换器确保系统的数字化精度要求,足以提升系统的适用性和有效性.实验表明,基于模糊控制理论的PID闭环控制系统能满足各种工业控制要求,具有较强的现实意义.%To satisfy the various complex control tasks,adapt to the ever-changing market environment,and accomplish a variety of industrial control requirements rapidly and accurately,a PID closed-loop control system based on fuzzy control theory was researched and designed. The system design is based on PID algorithm principle. Digitization is taken as the implementation method. The parameter self-tuning of PID control system is realized by means of the fuzzy control theory. A corresponding RC first-order circuit hardware debugging platform was established during the research to fulfill the debugging of PID closed-loop controller and realize associative functions of PID control system based on the fuzzy control theory. The high-precision AD/DA convertor is used in test process to ensure the accuracy requirement of digital system,which can improve the feasibility and va-lidity of the system. The experimental results show that the PID closed-loop control system canmeet the requirements of various industrial control,and has strong practical significance.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2015(038)022【总页数】5页(P131-134,138)【关键词】自动控制;PID控制;模糊控制;参数整定;RC一阶电路;闭环控制【作者】李强【作者单位】四川科宏石油天然气工程有限公司,四川成都 610213【正文语种】中文【中图分类】TN911-34随着科学技术的快速发展,最早以解决生产实践问题建立的工程控制理论在科学技术领域飞速发展,控制理论对生产力的发展、尖端技术的研究、尖端武器的研制及对非工程系统包括社会管理等方面均产生了重大的影响。
基于模糊参数自适应PID的纸张张力控制系统
基于模糊参数自适应P ID 的纸张张力控制系统刘美俊Ξ(湖南工程学院电气与信息工程系,湖南湘潭411101) 摘 要:根据造纸过程中纸张张力的特点及控制要求,建立了控制系统的数学模型,提出了一种具有自适应能力的模糊PID 控制器,分析了控制器的结构和规则.经理论分析和仿真实验证明,该控制器具有较强的克服动态干扰和消除静态余差的能力,是一种先进的纸张张力智能控制方法.关键词:自适应;PID ;控制器;纸张张力中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1671-119X (2006)01-0009-03 在造纸生产过程中,纸张张力是一个重要的控制参数.施胶棍启动进入引纸状态,纸张涂上一层料液之后,进入烘箱烘干;纸张从烘箱出来后经过张力辊,此时烘缸处于引纸状态;纸张通过若干个导滚,上烘缸进行收卷;纸张一上烘缸,控制系统就将烘缸状态切换到自动运行,张力辊控制烘缸的转速,开始对整个过程提速,在指定时间内达到指定车速,同时烘缸也相应提速,这一过程中,要求张力辊在中间位置小范围波动,确保纸张张力适宜;因为张力变化太大,容易造成纸张起皱,甚至断裂,影响纸张质量和生产的连续性.在正常生产时,烘缸速度是由张力辊位置控制的,当烘缸速度慢于施胶辊速度时,纸张出现堆积现象,张力辊失去了纸张张力的支撑开始下滑,此时模糊PID 控制器根据张力辊的偏差对烘缸进行提速;反之,如果烘缸速度快于施胶辊速度,张力辊被纸张张力往上拉,PID 控制器开始控制烘缸减速.1 张力控制系统数学模型张力控制系统是一个典型的时变线性系统,纸张的受力及运动情况如图1所示,现对其数学模型分析如下:图1中,设纸卷半径为r ,纸卷及转轴等效转动惯量为J eq ,原纸张力的合力为F ,纸卷转轴的角速度为Ω,电气制动阀对转轴施加的制动力矩为M ,同时设转动阻尼系数为C ,阻尼转据与转动角速度成正比,根据牛顿定律,纸卷应遵循的动力学运动规律为:图1 纸张受力及运动状态F ・r -M -Cd Ωdt =J eq d 2Ωdt2J eq d 2Ωdt2+C d Ωdt +M =F ・r(1)由于v =Ωr ,或Ω=v/r ,其一阶导数和二阶导数分别为:d 2Ωdt2=d 2dt2(v r)=2v 1r3,d Ωdt=-vr2而纸张的转动惯量可按下述方法计算:设原纸的密度为ρ,纸卷轴向长度为L ,纸卷半径为r ,则J eq =12πρL r 4将以上各量代入(1)式,得:12πρL r 4・2v 1r 3-C v r 2+M =F ・r (2)这样得到纸张张力F 与制动力矩M 的关系如下:F =M r+(πρL v -Cv 1r3)(3)由于电气制动阀的制动力矩与所加电压成正比,则M =Ku ,代入(3)式得:F =k rU +(πρL v -Cv 1r3)(4)这就是纸张张力F 与制动阀上的控制电压U第16卷第1期2006年3月 湖南工程学院学报Journal of Hunan Institute of Engineering Vo1.16.No.1Mar.2006Ξ收稿日期:2005-09-04作者简介:刘美俊(1968-),男,硕士,副教授,研究方向:智能控制、现场总线技术、电力系统自动化等.之间的函数关系,由于在整个生产过程中,纸卷半径r 一直处于变化状态,所以系统控制模型是时变的.2 张力的模糊自适应PID 控制由于本系统的数学模型是时变线性控制系统,若采用常规的PID 控制技术,难以达到理想的控制效果.为此引入模糊自适应PID 控制.模糊参数自适应PID 控制系统的结构如图2所示,它是在一般的PID 控制器的基础上增加一个模糊控制规则环节,模糊控制环节是为了根据系统实时状态调节PID 参数而设置的,因此,此系统的关键在于模糊控制规则对PID 参数的调节机理及过程.图2 模糊参数自适应PID 控制器结构图一般PID 调节器的离散表达式为:U (k )=K p e (k )+K i T ∑j =kj =1e (j )+K d △e (k )/T(5)式中T 为采样周期,e (k ),Δe (k )为输入量,K p ,K i ,K d 为未知量,且关系为:K i =K p /T i K d =K p T d其中T i 为积分时间常数,T d 为微分时间常数.在一般系统中,K p ,K I ,K d 是利用扩充临界比例度法或其它的实用工程方法整定.为了可以用模糊控制规则实时推理出适当的PID 参数,对有关参数规定如下:设K p 的范围为[K P max ,K p min ],K d 的范围为[K d max ,K d min ],通过下面的变换,使K P ,K d 的范围归一化到[0,1].K ′p =(K p -K p min )/(K p max -K p min )K ′d =(K p -K d min )/(K d max -K d min )(6)由于在模糊参数自适应PID 控制系统中,所有的参数均可根据偏差e (k ),和偏差的变化率Δe (k )来确定,所以积分时间常数可以根据微分时间常数来确定,即T i =a T d (7)由于积分系数K i =K p /T i ,从而可得K i =K P /(a T d )(8)而K d =K p T d ,所以有T d =K d /K p 将其代入式(10)中可得K i =K 2p /(a K d )(9)只要能确定K ′p ,K ′d 和a ,就可以十分容易得求出PID 的参数K p ,K i ,K d .K p =(K p max -K p min )K ′p +K p minK d =(K d max -K d min )K ′d +K d minK i =K 2p /(αK d )模糊参数自适应PID 控制系统中,利用模糊控制规则推理出K ′p ,K ′d ,a ,然后再通过上式求出K p ,K i ,K d ,从而实现系统的自适应控制.在模糊控制规则中,e (k ),△e (k )的语言变量值取“负大”(NB )、“负中”(NM )、“负小”(NS )、“零”(ZO )、“正小”(PS )、“正中”(PM )、“正大”(PB )共7个值.它们的隶属函数都是三角形,并且每个值所取的范围宽度相等,3所示.图3 e (k ),△e (k )的语言变量修正系数K ′p ,K ′d 用于求取K p 和K d 的值,它们在闭区间[0,1]中取值,并且其语言变量值取“大”(B )、“小”(S )两个.PID 调节器有关参数的修正系数K ′p ,K ′d ,a 的模糊规则如表1,表2,表3所示.表1 K ′p 的模糊控制规则△e/eNB NM NS ZE PS PM PB NB B B B B B B B NM S B B B B B S NS S S B B B S S ZO S S S B S S S PS S S B B B S S PM S B B B B B S PBBBBBBBB01 湖南工程学院学报 2006年表2 K ′d 的模糊计算规则△e/eNB NM NS ZE PS PM PB NB S S S S S S S NM B B S S S B B NS B B B S B B B ZO B B B B B B B PS B B B S B B B PM B B S S S B B PB S S S S S S S 表3 a 的模糊控制规则△e/e NB NM NS ZE PS PM PB NB 2222222NM 3322233NS 4332334ZO 5433345PS 4332334PM 3322233PB2222222系统中反模糊化采用加权平均的方法.其公式为:K ′p =∑ni =1u i K ′pi∑ni =1u i(10)用同样的方法可以得到K ′d ,a ,这样PID 控制器的三个参数K P 、K i 、K d 就可以求出.利用上述模糊参数自适应PID 控制器进行MA TLAB 仿真实验,得到的曲线如图4所示.图4 仿真实验曲线3 结束语在造纸过程中,对纸张张力的控制采用模糊参数自适应PID 控制器,具有很多优点,实际应用时,只要把现场操作人员的操作经验和数据总结成较完善的语言控制规则,并把这些模糊控制规则及有关信息作为知识存入计算机知识库中,然后计算机根据控制系统的实际相应情况(即系统的输入条件),运用模糊推理,即可自动实现对PID 参数的最佳调整,从而实现对张力的控制.采用模糊参数自适应PID 的控制系统还可实现模糊控制规则的在线学习、离线学习及自动更新,因此本控制系统可以避开控制过程中的不确定性、不精确性、噪声以及非线性、时变性和时滞性等影响,具有鲁棒性强等优点,有较大的推广应用价值.参 考 文 献[1] Vega P ,Prada C ,Aleixandre V.Self -turning predictivePID controller[J ].IEE proc.-D ,1991,38:303-311.[2] Voda A A ,Landau L D.A method for the auto -calibration ofPID controllers[J ].Automatic ,1995,31(1):41-53.[3] Schei T S.A new method of automatic turning of PIDcontrol parameters [M ].In Proc.European control con 2ference.Grenoble ,France 1991.1522-1527.[4] 王耀南.智能信息处理技术[M ].北京:高等教育出版社,2003.[5] 李 卓,肖得云,何世忠.基于fuzzy 推理的自调整PID控制器[J ].控制理论与应用,1997,(2):238-243.A T ensile Force Control System of PaperB ased on FuzzyParameter Self 2adaptive PIDL IU Mei -jun(Dept.of Elect.and Information Eng.,Hunan Institute of Engineering ,Xiangtan 411101,China )Abstract :According to the character istics and control quality for tensile force of paper ,the module of control system is estimated and a fuzzy PID controller with adaptive ability is put forward in the paper.The structure and regulation of the controller are analyzed.By the theoretical analyses and experimental test ,the controller has been proved to have many advantages ,which can get over dynamical disturbance and eliminate still error .It has been proved that it is an advanced intelligent control method of tensile force.K ey w ords :self 2adaptive ;PID ;controller ;tensile force11第1期 刘美俊:基于模糊参数自适应PID 的纸张张力控制系统 。